【摘要】：近年來,以Docker為代表的容器技術(shù),憑借其輕量、敏捷等優(yōu)異特性,正在快速取代虛擬機(jī)成為新一代的底層計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)之上,CNCF以容器編排引擎Kubernetes為核心構(gòu)建的龐大技術(shù)生態(tài)則在穩(wěn)步推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)底層的傳統(tǒng)架構(gòu)向云原生架構(gòu)的演進(jìn)。然而面對大規(guī)模場景下極端而又復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境,以容器技術(shù)為核心的新一代架構(gòu)體系依舊存在諸多不足。本文針對其中若干核心問題進(jìn)行了深入研究并提供了切實(shí)有效的解決方案,對大規(guī)模場景下,架構(gòu)的云原生化演進(jìn)做了初步的探索。容器化是架構(gòu)演進(jìn)以及后續(xù)研究工作的前提,雖然容器的“單進(jìn)程模型”完美契合了應(yīng)用架構(gòu)微服務(wù)化的未來趨勢。然而它對應(yīng)用巨大的侵入性使其無法在有著復(fù)雜多樣存量應(yīng)用的大規(guī)模場景順利落地。因此本文提出一種新的“富容器進(jìn)程模型”,它對現(xiàn)有的應(yīng)用架構(gòu)和運(yùn)維體系具有零侵入性,從而能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模存量業(yè)務(wù)的快速容器化。在全面實(shí)現(xiàn)容器化之后,面對大規(guī)模的容器部署,傳統(tǒng)的基于主從模式的容器鏡像分發(fā)方式將成為系統(tǒng)的瓶頸所在,并可能進(jìn)一步影響系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。因此本文對鏡像分發(fā)方式由主從模式向P2P模式的演進(jìn)進(jìn)行了深入研究,并基于BitTorrent協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套全新的具有良好性能和擴(kuò)展性的鏡像分發(fā)系統(tǒng),較好地規(guī)避了鏡像相關(guān)問題可能對系統(tǒng)造成的不良影響。然而大規(guī)模環(huán)境下,單一的容器運(yùn)行時(shí)部署往往無法完全覆蓋復(fù)雜多樣的應(yīng)用場景,因此需要混合部署多種容器運(yùn)行時(shí)以實(shí)現(xiàn)場景全覆蓋。但是由于一系列因素導(dǎo)致現(xiàn)有容器標(biāo)準(zhǔn)的建立以及其上生態(tài)的構(gòu)建都對基于操作系統(tǒng)虛擬化的容器運(yùn)行時(shí)具有明顯的偏向性,網(wǎng)絡(luò)方面尤其突出。因此,本文提出通過多級中繼網(wǎng)橋進(jìn)行二層流量轉(zhuǎn)發(fā)的方法,巧妙實(shí)現(xiàn)了多種容器運(yùn)行時(shí)對容器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)CNI以及構(gòu)建其上的各種容器網(wǎng)絡(luò)方案的兼容,從而構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)用以支持多容器運(yùn)行時(shí)的混合部署。容器層面的技術(shù)完備之后,大規(guī)模場景下,容器引擎只有與容器編排調(diào)度系統(tǒng)有效協(xié)同才能真正完全釋放容器化帶來的技術(shù)紅利。然而兩者之間無論從設(shè)計(jì)理念還是實(shí)現(xiàn)方式上都存在較大區(qū)別。因此,本文針對兩者的兼容性問題展開研究并解決了其中的若干關(guān)鍵問題,從而確保能夠?qū)⒌讓尤萜饕鎻?qiáng)大的功能通過容器運(yùn)行時(shí)接口CRI,以標(biāo)準(zhǔn)化的方式傳遞至上層編排調(diào)度系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.09
【圖文】：

相關(guān)技術(shù)綜述逡逑？邐自定義調(diào)度器，滿足用戶定制化的調(diào)度需求逡逑當(dāng)然，Ｋｕｂｅｍｅｔｅｓ優(yōu)良的架構(gòu)是上述特性得以存在的基礎(chǔ)。如圖２．１所示，作為逡逑一個(gè)分布式系統(tǒng)，Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ由Ｍａｓｔｅｒ和Ｎｏｄｅ兩類節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。逡逑Ｍａｓｔｅｒ節(jié)點(diǎn)是集群的控制核心，其中的三類組件Ａｐｉ－Ｓｅｒｖｅｒ，逡逑Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－Ｍａｎａｇｅｒ分別用于集群的ＡＰＩ服務(wù)，調(diào)度服務(wù)以及編排逡逑服務(wù)。集群的狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一由Ａｐｉ－Ｓｅｒｖｅｒ存儲在分布式鍵值數(shù)據(jù)庫Ｅｔｃｄ中，而逡逑其他組件只能通過訪問Ａｐｉ－Ｓｅｖｅｒ間接獲�。牛簦悖渲械募籂顟B(tài)信息。逡逑ｒ邋ｋｕｂｅｃｔｌ〕邐＾邐』逡逑ｖＪ邋ｅｔｃｄ逡逑Ｍａｓｔｅｒ邐￣逡逑ｒ邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＾邐（￣￣Ｔ＂＊邐＾邐￣＾逡逑ｌ邋ｍａｎａｇｅｒ邋Ｊ￣￣NB邋叩卜ｓｅｒｖ葉￣￣［邋ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ邋Ｊ逡逑／邋ｉ邋＼逡逑Ｎｏｄｅ邋．．．．邋Ｎｏｄｅ邋．．．．邋Ｎｏｄｅ逡逑圖２．１邋Ｋｕｂｅｍｅｔｅｓ總體架構(gòu)逡逑與本文研究內(nèi)容關(guān)系更為密切的是Ｎｏｄｅ節(jié)點(diǎn)。提交給Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ集群的任逡逑務(wù)，通過Ｍａｓｔｅｒ節(jié)點(diǎn)的編排調(diào)度，最終落實(shí)到Ｎｏｄｅ節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建運(yùn)行服務(wù)相關(guān)的容逡逑器。如圖２．２所不，在Ｎｏｄｅ節(jié)點(diǎn)上，Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ的原生組件為Ｋｕｂｅ－Ｐｒｏｘｙ和逡逑Ｋｕｂｅｌｅｔ。其中Ｋｕｂｅ－Ｐｒｏｘｙ用于對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行代理以及進(jìn)行相關(guān)的負(fù)載均衡工逡逑作。而Ｋｕｂｅｌｅｔ作為每個(gè)節(jié)點(diǎn)的Ｎｏｄｅ邋Ａｇｅｎｔ，具體負(fù)責(zé)其所在節(jié)點(diǎn)的Ｐｏｄ的生命逡逑周期管理。對于Ｐｏｄ可以暫時(shí)將其看作Ｋｕｂｅｍｅｔｅｓ對于容器概念的進(jìn)一步的抽逡逑象封裝

邐相關(guān)技術(shù)綜述逡逑圖２．３基于虛擬機(jī)的容器技術(shù)逡逑事實(shí)上，業(yè)界對基于虛擬機(jī)的容器技術(shù)早有探索。從最早Ｇｏｏｇｌｅ提出的ｎｏｖｍ逡逑（已廢棄）以及發(fā)表在ＳＯＳＰ’１７上對于ＬｉｇｈｔＶＭ［２３］的相關(guān)研宄，再到Ｈｙｐｅｒ．ｓｈ逡逑的ｍｎＶ和Ｉｎｔｅｌ的ＣｌｅａｒＣｏｎｔａｉｎｅｒ項(xiàng)目，以及最終結(jié)合兩者優(yōu)勢合并而成的Ｋａｔａ逡逑Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ?qū)υ撛O(shè)想的最終落地，該領(lǐng)域的發(fā)展一直連續(xù)而平穩(wěn)。逡逑Ｋａｔａ邋Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ作為基于虛擬機(jī)的容器技術(shù)的集大成者，它在提供接近容器逡逑的體驗(yàn)和性能的同時(shí)保證了虛擬機(jī)級別的安全性和隔離性。另外，它被設(shè)計(jì)為可逡逑以無感運(yùn)行于多種ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ邋（ＫＶＭ，Ｘｅｎ）之上并且與ＯＣＩ容器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容，逡逑有效地保證了其通用性。逡逑Ｋａｔａ邋Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ的架構(gòu)如圖２．４２所示

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本文編號：2724317